السلامة من الحرائق أصبحت أكثر حيوية من أي وقت مضى – ماذا نفعل حيال ذلك؟

مُثبطات اللهب لتقليل مخاطر الحرائق

مع حرائق الغابات التي تحترق حالياً وتدمر أحياءً كاملةً في لوس أنجلوس، أو مؤخرًا في هاواي، من الواضح لماذا يجب السعي وراء أي تقنية تساعد في الوقاية من الحريق أو إبطائه.

هناك العديد من الزوايا التي يمكننا من خلالها معالجة هذه المشكلة. من الاستخدام الأفضل للبيانات إلى مواد بناء مختلفة، أو إدارة مختلفة للمياه والمناطق الغابية.

مع ذلك، ما زلنا نستخدم الكثير من المواد القابلة للاشتعال في حياتنا اليومية، ببساطة لأن العديد من المنتجات المفيدة تكون قابلة للاشتعال.

احتمال آخر هو استخدام مُثبطات الحريق، وهي مواد كيميائية تقلل من مخاطر الاشتعال وسرعة انتشار الحريق خارج السيطرة. يمكن لهذا أن يُحدث فرقًا جذريًا، حيث أن الحريق الأبطأ يكون أكثر احتمالًا لإخماده مبكرًا أو يمنح وقتًا أطول لوصول فرق الإطفاء وإحضار المعدات المناسبة.

إحدى المشكلات هي أن العديد من مواد مُثبطات اللهب سامة إلى حد ما، مما يجعلها غير عملية للعديد من التطبيقات. مثال على ذلك أي شيء يلامس بشرة الإنسان بشكل متكرر، مثل القماش القطني. يمكن أن يتغير ذلك بفضل اكتشاف ثمانية باحثين في جامعة تكساس إيه آند إم، الذين طوروا مُثبط لهب خطوة واحدة جديد للمنسوجات القطنية.

نشروا مؤخرًا نتائجهم في مجلة ACS Applied Polymer Materials، تحت عنوان “مجمع بوليإلكتروليت مُثبط للهب ناتج عن التبخر للقطن¹“.

لماذا القطن؟

القطن هو النسيج الأكثر استخدامًا عالميًا، بفضل خصائصه الممتازة التي تجعل الأقمشة ناعمة ومريحة وقابلة للتنفس. يُستخدم في الملابس والتنجيد وهو مساهم رئيسي في المواد القابلة للاشتعال في المنازل (مثل الأرائك، الخزائن، المناشف، مفارش الطاولات، إلخ)، بما في ذلك تلك القريبة من مخاطر الحريق (مناطق الطهي، الشموع، السجائر، إلخ).

يتكون أساسًا من α-سليلوز، وهو مادة شديدة القابلية للاشتعال. وهذا يجعل أي شيء مصنوع من القطن يحترق بسرعة كبيرة وبشكل كامل.

سبب آخر للتركيز على القطن هو أنه سيفتح فورًا سوقًا ضخمة لأي ابتكار يستهدف هذه المادة. ولا يزال من المحتمل توسيعه إلى مواد أخرى لاحقًا.

كيف تعمل مُثبطات اللهب

كانت معظم مُثبطات اللهب للقطن المستخدمة تاريخيًا مركبات هالوجينية تم إيقاف استخدامها الآن بسبب سميتها للبشر. استكشفت الصناعة الكيميائية بدائل لسنوات عديدة، بما في ذلك الكيميائيات القائمة على الفوسفور، النيتروجين، السيليكون، والبورون.

المشكلة حتى الآن في العثور على بديل جيد هي التكلفة. تحتاج هذه المركبات البديلة إلى معالجة على عدة خطوات، مما يزيد من التكلفة.

تعمل مُثبطات اللهب عن طريق إنشاء طبقة فحمية على سطح المادة عند احتراقها، مما يمنع انتشار الحريق أكثر. عادةً ما يتم ذلك بدمج مصدر حمض ومصدر كربون.

أحيانًا يُضاف “عامل نفخ”، الذي يتحلل بفعل الحرارة إلى غازات غير قابلة للاشتعال تُخفف الغازات القابلة للاشتعال وتضعف اللهب.

مُثبط لهب خطوة واحدة

بحث الباحثون في فئة من المواد الكيميائية تُسمى بوليإلكتروليتات: بولي إيثيلين إيمين (PEI) كعامل نفخ وصوديوم هيكساميتافوسفات (PSP) كمصدر حمض. في حالة القطن، المادة القابلة للاشتعال نفسها هي مصدر الكربون.

المصدر: ACS Applied Polymer Materials

هذا الخليط غير سام وسيكون مثاليًا للإنتاج الضخم على جميع أقمشة القطن. ولكن حتى الآن، كانت عمليات ذات خطوتين فقط معروفة لتطبيق وربط بوليإلكتروليتات بالقطن.

اكتشف الباحثون أنهم يمكنهم استخدام الأمونيا (NH3) كقاعدة متطايرة لربط PEI و PSP بالقطن عندما تتبخر الأمونيا. وجدوا أنهم يمكنهم تطبيق الخليط بالكامل على القطن وتبخير الأمونيا في خطوة واحدة فقط.

العثور على الطريقة المناسبة

تم استكشاف نسب مختلفة من PEI إلى PSP للعثور على التركيبة المثلى لتقليل قابلية احتراق القطن.

تم فحص ألياف القطن الناتجة تحت المجهر الإلكتروني (المجهر الإلكتروني الماسح – SEM)، مما أتاح لنا قياس امتصاص مُثبط الحريق بواسطة ألياف القطن.

المصدر: ACS Applied Polymer Materials

عامل آخر تم قياسه هو متانة المعالجة ضد الغسل. نظرًا لأن أقمشة القطن من المحتمل أن تُنظف بشكل متكرر، فإن أي مُثبط لهب لا يتحمل التعرض للماء والغسل سيكون له فائدة قليلة في الظروف الواقعية.

“يمكن تحسين هذه التقنية لتقليل قابلية اشتعال العديد من المواد القابلة للاشتعال بسرعة وسهولة وأمان، مما يوفر حماية واسعة في الحياة اليومية، ويوفر المال وحياة العامة.” مايا د. مونتيمايور – طالبة دراسات عليا في قسم الكيمياء بجامعة تكساس إيه آند إم.

بالنسبة لبعض النسب المستخدمة، يُغسل الجزء الأول من المادة جزئيًا عند أول غسلة، لكن باقي المُثبط المرتبط بشكل صحيح يبقى ملتصقًا بألياف القطن.

المصدر: ACS Applied Polymer Materials

انخفاض كبير في القابلية للاشتعال

يطلق القطن المعالج حرارة أقل بكثير من القطن غير المعالج (النقي) عند قياس الطاقة لكل غرام من القطن (واط/غ). كما انخفضت درجة حرارة الاحتراق.

المصدر: ACS Applied Polymer Materials

عند إجراء اختبار ما يُسمى “الهب الرأسي”، لاحظ الباحثون أيضًا أن الحمض في الخليط كان مسؤولًا عن الارتباط بالقطن، مما يحمي مُثبط اللهب من الغسل عندما يُغسل القماش.

المصدر: ACS Applied Polymer Materials

المضي قدمًا

هذه النتائج الأولية تُعد إنجازًا كبيرًا لصناعة القطن وشركات إنتاج مُثبطات اللهب، حيث يمكن أن تفتح الطريق لعلاج عام أرخص وأسهل لجميع منتجات القطن.

يقوم الباحثون الآن بتقييم ذلك مع شركاء صناعيين لمعرفة كيف يمكن توسيع هذه العملية لتشمل مواد غنية بالكربون غير القطن، مثل الخشب، الأقمشة، الرغوة، وغيرها من المنسوجات.

“توفر هذه الأبحاث المتقدمة لجامعة تكساس إيه آند إم الاعتراف كواحدة من الرواد في هذه التقنية وتتيح فرصة للتطوير الإضافي مع الشركات الخارجية.

تقوم TEES بترخيص هذه التقنية وتقنيات مشابهة للشركات لتطبيقات مختلفة.

” الدكتور جيمي جرونلان، أستاذ كرسي ليلاند ت. جوردان ’29 في قسم الهندسة الميكانيكية بجامعة تكساس إيه آند إم.

ما الذي يمكن عمله أيضًا بشأن مخاطر الحرائق

يمكن تطوير تقنيات جديدة للتحكم الأفضل في الحرائق من زوايا متعددة. على سبيل المثال، إليكم بعض ما غطيناه سابقًا:

• توقعات الذكاء الاصطناعي: صور الأقمار الصناعية وتوقعات الطقس الدقيقة يمكن استخدامها لتوقع خطر حدوث حرائق الغابات، شدتها، وكيفية السيطرة عليها.
• أنظمة إدارة الغابات: أدوات إدارة الغابات الأكثر تتبعًا يمكن أن تساعد في توقع صحة الغابات وإنتاجيتها وكيفية العناية بها بشكل أفضل. يمكن أن تُستخدم لتقليل كمية الأخشاب الميتة ومخاطر الحريق الأخرى.
• إنشاءات الأخشاب الضخمة: قد يبدو غريبًا أن بناء الأخشاب يمكن أن يساعد في تقليل مخاطر الحريق. لكن الأخشاب الضخمة هي تقنية جديدة تجمع الخشب في عوارض قوية كالصلب وتجعله مقاومًا للحريق بفضل كثافته العالية. الأخشاب الضخمة تشكل طبقة فحمية طبيعية يستخدمها مُثبطات اللهب لتقليل القابلية للاشتعال. يمكننا تخيل أن مُثبطات PEI-PSP قد تحسنها أكثر.
• الهلاميات النشطة بالحرارة: لإيقاف انتشار الحرائق البرية، يمكن استخدام هلاميات جديدة بدلاً من الرغوة الشائعة، حيث تحتفظ بالماء لفترة أطول بمرتين. هذا يمكن أن يُحدث فرقًا كبيرًا في حماية المنازل أمام الحرائق البرية.
• الطائرات بدون طيار: يمكن أن تكون طائرات الإطفاء بدون طيار أداة إضافية في ترسانة رجال الإطفاء، قادرة على الوصول إلى أماكن تكون خطرة جدًا على البشر. يمكنك قراءة المزيد عن شركة تنتج مثل هذه الطائرات، Textron، في “أفضل شركات الطائرات بدون طيار لعام 2025 تقود الثورة الجوية“.

الاستثمار في مُثبطات اللهب

مُثبطات اللهب هي منتج غالبًا ما يُهمل، لكنه مهم جدًا من الصناعة الكيميائية وينقذ عددًا لا يُحصى من الأرواح يوميًا.

إنها واحدة من العديد من المواد الكيميائية المتخصصة التي تشكل جزءًا من الحياة الحديثة، تشكل سوقًا بقيمة 8.63 مليار دولار في 2022 ومن المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب 7.1٪ حتى 2030.

المصدر: Grand View Research

يمكنك الاستثمار في الشركات المتعلقة بالصناعة الكيميائية عبر العديد من الوسطاء، ويمكنك العثور هنا، على securities.io، على توصياتنا لأفضل الوسطاء في الولايات المتحدة الأمريكية، كندا، أستراليا، المملكة المتحدة، وكذلك العديد من البلدان الأخرى.

إذا لم تكن مهتمًا باختيار شركات محددة، يمكنك أيضًا النظر في الصناديق المتداولة مثل iShares STOXX Europe 600 Chemicals UCITS ETF (EXV7) أو Fidelity Select Chemicals Portfolio (FSCHX) التي ستوفر تعرضًا أكثر تنوعًا للاستفادة من الصناعة الكيميائية.

شركة مُثبطات اللهب

ICL هي شركة كيميائية عالمية مقرها في إسرائيل، تتمتع بموقع قوي في مجال مُثبطات اللهب، لا سيما أنها تحتل المرتبة الأولى في حلول الإلكترونيات، بما في ذلك السيارات الكهربائية والذكاء الاصطناعي، والبناء، باستخدام إما البروم أو الفوسفور.

كما أنها نشطة في مجال الأسمدة، خصوصًا الفوسفات والبوتاس، بالإضافة إلى الفوسفات للمنتجات الصناعية مثل مواد البطاريات.

المصدر: ICL

الشركة عمومًا رائدة في الصناعات التي تعمل فيها، بحصة سوقية تبلغ 33٪ في المنتجات الصناعية و20٪ في حلول الفوسفات. بشكل عام، مبيعاتها موزعة على مستوى العالم.

أكبر جزء من EBITDA الشركة يأتي من مبيعات البوتاس وحلول الفوسفات.

المصدر: ICL

مُثبط الحريق هو مجرد جزء من نشاط الشركة، وهي تستثمر أيضًا بنشاط في التكنولوجيا الجديدة. فهي تمول بشكل ملحوظ الشركات الناشئة وتقوم بأبحاثها وتطويرها الخاصة في الأسمدة من الجيل التالي، بما في ذلك:

• تثبيت النيتروجين بالتحفيز الضوئي بالقرب من النبات.
• إنتاج الأمونيا أو النترات كيميائيًا كهربائيًا في المزرعة.
• محفزات حيوية لتحسين توافر الأسمدة الحيوي.
• تحسين توفر الفوسفور من خلال مستخلصات النباتات، والكائنات الدقيقة (PSB – بكتيريا مذابة للفوسفور)، والمواد الكيميائية.

باعتبارها منتجًا منخفض التكلفة للبروم والبوتاس، فإن الشركة في موقع جيد للتعامل حتى مع انخفاض أسعار الأسمدة، بينما تراهن على حلول مبتكرة جديدة لتحقيق النمو في المستقبل.

يمكنها أيضًا الاستفادة من الطلب المتزايد على مُثبطات اللهب، حتى قبل أن تصل العلاجات خطوة واحدة مثل تلك التي نوقشت في هذه المقالة إلى السوق.

مرجع الدراسة:

^{1. Montemayor, M. D., Rodriguez-Melendez, D., Smith, D. L., Vest, N. A., Palen, B., Chang, E., Moran, A. V., & Grunlan, J. C. (2024). مركب بوليإلكتروليت مُثبط للهب ناتج عن التبخر للقطن. ACS Applied Polymer Materials. https://doi.org/10.1021/acsapm.4c02937}